(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクロトロンであって、
加速室を包囲するヨーク本体と外面とを有する磁石ヨークと、
前記外面に直接取り付けられ、または前記外面から僅かに離して隔設されてた、前記磁石ヨークを包囲するサイクロトロン遮蔽と、
荷電粒子を所望の経路に沿って導くように磁場を発生するように構成されている磁石アセンブリと
を備えたサイクロトロンであって、前記磁石アセンブリは前記加速室に位置しており、前記磁場は前記加速室を通って前記磁石ヨークの内部を伝播し、前記磁場の一部は漂遊磁場として前記磁石ヨークの前記外面の外側へ漏れ出し、前記外面は、前記加速室から前記サイクロトロンの外部に向かうように配向され、前記磁石ヨークは、前記漂遊磁場が前記サイクロトロン遮蔽の外側で前記外面から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有し、
サイクロトロン。
【請求項２】
前記ヨーク本体は、前記荷電粒子が前記所望の経路に沿って導かれる空間を間に有する相対向する磁極頂を含んでおり、該磁極頂の間の位置的な平均磁場強度は少なくとも１テスラである、請求項１に記載のサイクロトロン。
【請求項３】
前記磁石ヨークは、前記漂遊磁場が前記外面から０．２メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有する、請求項２に記載のサイクロトロン。
【請求項４】
前記ヨーク本体に結合され、前記加速室内に真空を導入するように構成されている真空ポンプを含み、前記磁石ヨークは、前記真空ポンプが７５ガウスを超える磁場を受けないように寸法設定されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項５】
前記ヨーク本体は、長手方向に隔設された両端部、横方向に隔設された両側面及び、前記側面と前記端部との間に移行領域を含んでおり、
前記ヨーク本体は、前記側面と前記移行領域とを含み、前記加速室への接近が可能となるように、開放位と閉鎖位との間で移動自在なヨーク区画を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項６】
前記ヨーク本体は、磁石コイルを収容する内部磁石コイル窩を有し、前記移行領域は、前記磁石コイル窩の底面から前記ヨーク本体の最近接外面までで測定される厚みを有し、該移行厚みは、前記加速室の内部の粒子のγ減弱特性に基づいて決定される、請求項５に記載のサイクロトロン。
【請求項７】
前記ヨーク本体は、サイクロトロン中央面に沿って配向された中空の円板形により形成され、前記ヨーク本体は、前記円板形の周囲に延在する円形外面を有し、前記漂遊磁場は、前記外面に接する線に沿って前記外面から半径方向外向きに測定される、請求項１乃至６のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項８】
前記ヨーク本体は内面及び外面を含んでおり、前記ヨーク本体は、前記内外面を離隔する多数の半径方向厚みを有し、前記ヨーク本体の第一の区画が、電磁流量（Ｂ）を上限未満に保つように画定された第一の半径方向厚みを含んでおり、前記ヨーク本体の第二の区画が、前記γ減弱を予め決められたγ減弱限度までに限定するように画定された第二の半径方向厚みを含んでいる、請求項１乃至７のいずれかに記載のサイクロトロン。
【請求項９】
前記磁石アセンブリは、前記磁石ヨークの中央面を挟んで互いから隔設されている一対の相対向する磁石コイルを含んでおり、該磁石コイルは、前記ヨーク本体の内部の対応するコイル窩の内部に位置し、前記第一の半径方向厚みは、対応するコイル窩から前記磁石ヨークの外面に沿った最近接点まで延在している、請求項８に記載のサイクロトロン。
【請求項１０】
荷電粒子を所望の経路に沿って導く磁場及び電場を発生するように構成されているサイクロトロンを製造する方法であって、
加速室を包囲するヨーク本体を有する磁石ヨークを設けるステップであって、前記磁場は前記荷電粒子を導くために前記磁石ヨークの内部に発生され、前記磁石ヨークは、当該磁石ヨークの外面から漏れ出る漂遊磁場が前記外面から予め決められた距離において予め決められた量を超えないようにする寸法を有する、設けるステップと、
前記外面に直接取り付け、または前記外面から僅かに離して隔設されてるように、前記磁石ヨークを包囲するサイクロトロン遮蔽を設けるステップと、
前記磁場を発生するように構成されている磁石アセンブリを前記加速室に配置するステップであって、前記外面は、前記加速室から前記サイクロトロンの外部に向かうように配向され、前記磁石アセンブリは、前記漂遊磁場が前記サイクロトロン遮蔽の外側で前記外面から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにして動作するように構成されており、前記磁石ヨークは、同じく前記漂遊磁場が前記外面から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有する、配置するステップと
を備えた方法。
【請求項１１】
前記ヨーク本体は、前記荷電粒子が前記所望の経路に沿って導かれる空間を間に有する相対向する磁極頂を含んでおり、該磁極頂の間の位置的な平均磁場強度は少なくとも１テスラである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記磁石ヨークは、前記漂遊磁場が前記外面から０．２メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
サイクロトロンは、前記ヨーク本体に結合され、前記加速室内に真空を導入するように構成されている真空ポンプを含み、前記磁石ヨークは、前記真空ポンプが７５ガウスを超える磁場を受けないように寸法設定されている、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ヨーク本体は、長手方向に隔設された両端部、横方向に隔設された両側面及び、前記側面と前記端部との間に移行領域を含んでおり、
前記ヨーク本体は、前記側面と前記移行領域とを含み、前記加速室への接近が可能となるように、開放位と閉鎖位との間で移動自在なヨーク区画を含む、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記ヨーク本体は、磁石コイルを収容する内部磁石コイル窩を有し、前記移行領域は、前記磁石コイル窩の底面から前記ヨーク本体の最近接外面までで測定される厚みを有し、該移行厚みは前記加速室の内部の粒子のγ減弱特性に基づいて決定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ヨーク本体は、サイクロトロン中央面に沿って配向された中空の円板形により形成され、前記ヨーク本体は、前記円板形の周囲に延在する円形外面を有し、前記漂遊磁場は、前記外面に接する線に沿って前記外面から半径方向外向きに測定される、請求項１０乃至１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記ヨーク本体は内面及び外面を含んでおり、前記ヨーク本体は、前記内外面を離隔する多数の半径方向厚みを有し、前記ヨーク本体の第一の区画が、電磁流量（Ｂ）を上限未満に保つように画定された第一の半径方向厚みを含んでおり、前記ヨーク本体の第二の区画が、前記γ減弱を予め決められたγ減弱限度までに限定するように画定された第二の半径方向厚みを含んでいる、請求項１０乃至１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記磁石アセンブリは、前記磁石ヨークの中央面を挟んで互いから隔設されている一対の相対向する磁石コイルを含んでおり、該磁石コイルは、前記ヨーク本体の内部の対応するコイル窩の内部に位置し、前記第一の半径方向厚みは、対応するコイル窩から前記磁石ヨークの外面に沿った最近接点まで延在している、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の各実施形態は一般的には、サイクロトロンに関し、さらに具体的には、放射性同位体を生成するのに用いられるサイクロトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性同位体（放射性核種とも呼ぶ）は、医用の治療、撮像及び研究における幾つかの応用、並びに医学に関係しない他の応用を有する。放射性同位体を生成するシステムは典型的には、サイクロトロンのような粒子加速器を含んでおり、かかる粒子加速器は、加速室を包囲する磁石ヨークであって互いから隔設された対向磁極を含んでいる磁石ヨークを有する。サイクロトロンは電場及び磁場を用いて荷電粒子を加速し、磁極の間の渦状軌道に沿って粒子を誘導する。同位体を生成するために、サイクロトロンは荷電粒子のビームを形成して加速室から外へ導くと、ビームはターゲット物質に入射する。サイクロトロンの動作時には、磁石ヨークの内部に発生される磁場は極めて強力である。例えば、幾つかのサイクロトロンでは、磁極の間の磁場は少なくとも１テスラである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２００７／１７１０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、サイクロトロンによって発生される磁場は漂遊磁場を発生し得る。漂遊磁場は、サイクロトロンの磁石ヨークから、磁場が望まれないような領域へ漏れ出た磁場である。例えば、サイクロトロンの動作時に、磁石ヨークの数メートルの範囲内に強い漂遊磁場が発生され得る。これらの漂遊磁場は、サイクロトロンの設備又は近傍の他のシステム装置に悪影響を及ぼし得る。さらに、漂遊磁場は、サイクロトロンの周囲にいるペースメーカ又は他の何らかの生物医学的装置を装着した人々にとって危険な場合がある。
【０００５】
漂遊磁場に加えて、サイクロトロンは当該サイクロトロンの何らかの距離の範囲内に望ましくないレベルの放射線を発生し得る。加速室内のイオンが内部の気体粒子と衝突して、加速室の内部の電場及び磁場には最早影響されないような中性粒子となる場合がある。これらの中性粒子は加速室の壁と衝突して二次γ線を発生し得る。
【０００６】
幾つかの従来のサイクロトロン及び同位体生成システムでは、漂遊磁場及び放射線についてのこれらの問題は、サイクロトロンを包囲する大量の遮蔽を加えることにより、又は特に設計された部屋にサイクロトロンを載置することにより対処されている。しかしながら、付加的な遮蔽を設けると高価になる場合があり、またサイクロトロン向けの特定的な部屋を設計すると、特に本来放射性同位体生成向けではない既存の部屋について新たな問題が持ち上がる場合がある。
【０００７】
従って、近傍の漂遊磁場を低減する改良型の方法、サイクロトロン、及び同位体生成システムが必要とされている。また、サイクロトロンによって放出される放射線のレベルを低減する改良型の方法、サイクロトロン、及び同位体生成システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
もう一つの実施形態によれば、加速室を包囲するヨーク本体を有する磁石ヨークと、磁石アセンブリとを含むサイクロトロンが提供される。磁石アセンブリは、荷電粒子を所望の経路に沿って導くように磁場を発生するように構成されている。磁石アセンブリは加速室に位置する。磁場は加速室を通って磁石ヨークの内部を伝播する。磁場の一部は漂遊磁場として磁石ヨークの外側へ漏れ出る。磁石ヨークは、漂遊磁場が外面境界から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有する。
【０００９】
もう一つの実施形態によれば、サイクロトロンを製造する方法が提供される。サイクロトロンは、荷電粒子を所望の経路に沿って導く磁場及び電場を発生するように構成されている。この方法は、加速室を包囲するヨーク本体を有する磁石ヨークを設けるステップを含んでいる。磁場は内部に発生されて荷電粒子を導く。磁石ヨークは、当該磁石ヨークから漏れ出る漂遊磁場が外面境界から予め決められた距離において予め決められた量を超えないようにする寸法を有する。この方法はまた、磁石アセンブリを加速室に配置するステップを含んでいる。磁石アセンブリは、磁場を発生するように構成されている。磁石アセンブリは、漂遊磁場が外面境界から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにして動作するように構成されており、磁石ヨークは、同じく漂遊磁場が外面境界から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に従って形成される同位体生成システムのブロック図である。
【図２】一実施形態に従って形成される磁石ヨークの遠近図である。
【図３】一実施形態に従って形成されるサイクロトロンの側面図である。
【図４】図３に示すサイクロトロンの底部の側面図である。
【図５】図３のサイクロトロンの最上部の側面図であって、サイクロトロンの動作時の磁場線を示す図である。
【図６】図３のサイクロトロンの最上部の側面図であって、動作時にサイクロトロンから発散する放射線を示す図である。
【図７】もう一つの実施形態に従って形成される同位体生成システムの遠近図である。
【図８】もう一つの実施形態に従って形成されて、図６に示す同位体生成システムと共に用いられ得るサイクロトロンの側面図である。
【図９（Ａ）】一実施形態に従って形成される磁石ヨークの一部の周囲での漂遊磁場分布を示す図である。
【図９（Ｂ）】図９（Ａ）に示す磁石ヨークの部分の周囲について、磁石ヨークが当該部分を包囲する遮蔽を有しているときの漂遊磁場分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、一実施形態に従って形成される同位体生成システム１００のブロック図である。システム１００は、イオン生成源システム１０４、電場システム１０６、磁場システム１０８、及び真空システム１１０を含めた幾つかのサブシステムを有するサイクロトロン１０２を含んでいる。サイクロトロン１０２の利用時に、荷電粒子はイオン生成源システム１０４を通してサイクロトロン１０２の内部に配置され又は注入される。磁場システム１０８及び電場システム１０６はそれぞれの場を発生し、これらの場は互いに協働して荷電粒子の粒子ビーム１１２を発生する。荷電粒子はサイクロトロン１０２の内部で加速されて、予め決められた経路に沿って誘導される。システム１００はまた、引き出しシステム１１５と、ターゲット物質１１６を含むターゲット・システム１１４とを有する。
【００１２】
同位体を生成するために、粒子ビーム１１２はサイクロトロン１０２によって引き出しシステム１１５を通してビーム輸送路１１７に沿ってターゲット・システム１１４の内部まで導かれると、粒子ビーム１１２は対応するターゲット域１２０に位置するターゲット物質１１６に入射する。システム１００は、別個のターゲット物質１１６Ａ〜１１６Ｃが位置する多数のターゲット域１２０Ａ〜１２０Ｃを有し得る。変移装置又はシステム（図示されていない）を用いて、粒子ビーム１１２が異なるターゲット物質１１６に入射するようにターゲット域１２０Ａ〜１２０Ｃを粒子ビーム１１２に関して変移させることができる。変移過程でも真空が保たれ得る。代替的には、サイクロトロン１０２及び引き出しシステム１１５は、１本の経路のみに沿って粒子ビーム１１２を導くのではなく、各々の異なるターゲット域１２０Ａ〜１２０Ｃ毎に一意の経路に沿って粒子ビーム１１２を導いてもよい。
【００１３】
上述のサブシステムの１又は複数を有する同位体生成システム及び／又はサイクロトロンの例は、米国特許第６，３９２，２４６号、同第６，４１７，６３４号、同第６，４３３，４９５号及び同第７，１２２，９６６号、並びに米国特許出願第２００５／０２８３１９９号に記載されており、これらの特許及び出願の全てを参照によりその全体として本出願に援用する。また、さらに他の例が米国特許第５，５２１，４６９号、同第６，０５７，６５５号、並びに米国特許出願第２００８／００６７４１３号及び同第２００８／０２５８６５３号にも記載されており、これらの特許及び出願の全てを参照によりその全体として本出願に援用する。
【００１４】
システム１００は、医用の撮像、研究及び治療に用いられ得る放射性同位体（放射性核種とも呼ぶ）を生成するように構成されているが、科学研究又は解析のような医学に関係しない他の応用にも用いられ得る。核医学（ＮＭ）撮像又は陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）撮像のような医用の目的に用いられるときには、放射性同位体をトレーサとも呼ぶ。例として述べると、システム１００は、18Ｆ-同位体を液体形態として製造し、11Ｃ同位体をＣＯ2として製造し、13Ｎ同位体をＮＨ3として製造するようなプロトンを生成し得る。これらの同位体を製造するのに用いられるターゲット物質１１６は、濃縮18Ｏ水、天然14Ｎ2ガス、及び16Ｏ水であってよい。システム１００はまた、15Ｏガス（酸素、二酸化炭素、及び一酸化炭素）並びに15Ｏで標識された水を生成するために重陽子を生成することができる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、システム１００は1Ｈ-技術を用いて、ビーム電流を近似的に１０μＡ〜３０μＡとして荷電粒子を低エネルギ（例えば約７．８ＭｅＶ）にする。かかる実施形態では、水素の陰イオンは加速されてサイクロトロン１０２を通して引き出しシステム１１５まで誘導される。次いで、水素の陰イオンは引き出しシステム１１５のストリッピング・フォイル（図示されていない）に衝突し、これにより一対の電子を除去して粒子を陽イオン化しすなわち1Ｈ+にすることができる。但し、代替的な実施形態では、荷電粒子は1Ｈ+、2Ｈ+、及び3Ｈｅ+のような陽イオンであってもよい。かかる代替的な実施形態では、引き出しシステム１１５は粒子ビームをターゲット物質１１６へ向けて誘導する電場を生成する静電デフレクタを含み得る。
【００１６】
システム１００は、異なるシステムの様々な構成要素によって発生される熱を吸収するために冷却流体又は作動流体をそれぞれの構成要素に輸送する冷却システム１２２を含み得る。システム１００はまた、技術者によって様々なシステム及び構成要素の動作を制御するのに用いられ得る制御システム１１８を含み得る。制御システム１１８は、サイクロトロン１０２及びターゲット・システム１１４に近接して又は遠隔して位置する１又は複数のユーザ・インタフェイスを含み得る。図１には示していないが、システム１００はまた、サイクロトロン１０２及びターゲット・システム１１４のための１又は複数の放射線遮蔽及び／又は磁場遮蔽を含み得る。
【００１７】
システム１００は、医用の撮像又は治療に用いられる個々の線量のような予め決められた量又はバッチで同位体を生成し得る。上に列挙した同位体形態例についてシステム１００の生成容量は、18Ｆ-の場合には２０μＡにおいて約１０分間未満に５０ｍＣｉ、11ＣＯ2の場合には３０μＡにおいて約３０分間に３００ｍＣｉ、13ＮＨ3の場合には２０μＡにおいて約１０分間未満に１００ｍＣｉであり得る。
【００１８】
また、システム１００は、当該システム１００が限られた空間内に保持されることを可能にする寸法、形状、及び重量を有するように公知の同位体生成システムに関して縮小した空間量を利用し得る。例えば、システム１００は、病院環境又は臨床環境のように粒子加速器のために本来構築されていない既存の室内に収まる。このようなものとして、サイクロトロン１０２、引き出しシステム１１５、ターゲット・システム１１４、及び冷却システム１２２の１又は複数の構成要素は、限られた空間に収まる寸法及び形状を有する共通の筐体１２４の内部に保持され得る。一例として、筐体１２４によって用いられる合計容積は２ｍ3であってよい。筐体１２４の可能な寸法は、２．２ｍの最大幅、１．７ｍの最大高さ、及び１．２ｍの最大奥行きを含み得る。筐体及び内部のシステムの合計重量は、近似的に１００００ｋｇであってよい。筐体１２４はポリエチレン（ＰＥ）及び鉛から作製されることができ、サイクロトロン１０２からの中性子線束及びγ線を減弱するように構成された厚みを有し得る。例えば、筐体１２４は、中性子線束を減弱する筐体１２４の予め決められた部分に沿った厚み（サイクロトロン１０２を包囲する内面と筐体１２４の外面との間で測定される）が少なくとも約１００ｍｍであってよい。
【００１９】
システム１００は、荷電粒子を予め決められたエネルギ・レベルまで加速するように構成され得る。例えば、本書に記載される幾つかの実施形態は、近似的に１８ＭｅＶ以下のエネルギまで荷電粒子を加速する。他の実施形態では、システム１００は近似的に１６．５ＭｅＶ以下のエネルギまで荷電粒子を加速する。特定的な実施形態では、システム１００は近似的に９．６ＭｅＶ以下のエネルギまで荷電粒子を加速する。さらに特定的な実施形態では、システム１００は近似的に７．８ＭｅＶ以下のエネルギまで荷電粒子を加速する。
【００２０】
図２は、一実施形態に従って形成される磁石ヨーク２０２の遠近図である。磁石ヨーク２０２はＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に関して配向される。幾つかの実施形態では、磁石ヨーク２０２は重力Ｆgに関して鉛直に配向される。磁石ヨーク２０２は、中心軸２３６の周りで実質的に円形であり得るヨーク本体２０４を有し、この中心軸２３６はヨーク本体２０４の中心を通りＺ軸に平行に延在する。ヨーク本体２０４は、鉄及び／又は他の強磁性材料で製造されることができ、所望の磁場を発生するような寸法及び形状を有し得る。
【００２１】
ヨーク本体２０４は、中心軸２３６の周りで円周方向に彎曲している半径方向部分２２２を有する。半径方向部分２２２は、幅Ｗ1にわたり延在する半径方向外面２２３を有する。半径方向表面２２３の幅Ｗ1は中心軸２３６に沿って軸方向に延在し得る。ヨーク本体２０４が鉛直に配向されるときに、半径方向部分２２２は上端及び下端２１２及び２１４を有することができ、ヨーク本体２０４の径ＤYが間に延在する。ヨーク本体２０４はまた、ヨーク本体２０４の厚みＴ1によって離隔される対向面２０８及び２１０を有し得る。各々の面２０８及び２１０が、対応する側面２０９及び２１１をそれぞれ有する（側面２０９は図３に示す）。側面２０９及び２１１は、互いに対して実質的に平行に延在することができ、また実質的に平坦（すなわちＸ軸及びＹ軸によって形成される平面に沿って）であってよい。半径方向部分２２２は、隅部表面２１７及び２１９をそれぞれ有する隅部又は移行領域２１６及び２１８を通して面２０８及び２１０に接続されている。（移行領域２１８及び隅部表面２１９は図３に示す。）隅部表面２１７及び２１９は、半径方向表面２２３から互いに離隔して中心軸２３６へ向けて対応する側面２１１及び２０９まで延在している。半径方向表面２２３、側面２０９及び２１１、並びに隅部表面２１７及び２１９は、ヨーク本体２０４の外面２０５（図３）を集合的に形成している。
【００２２】
ヨーク本体２０４は、当該ヨーク本体２０４に通じる幾つかの切除部、凹部、又は通路を有し得る。例えば、ヨーク本体２０４は、ターゲット・アセンブリ（図示されていない）のための放射線遮蔽を収容するような寸法及び形状を有する遮蔽凹部２６２を有し得る。図示のように、遮蔽凹部２６２は、中心軸２３６に沿って延在する幅Ｗ2を有する。遮蔽凹部２６２は、厚みＴ1を通して中心軸２３６へ向けて内向きに彎曲している。このようなものとして、幅Ｗ1は幅Ｗ2よりも小さい。また、遮蔽凹部２６２は、外面２０５の外側に位置する中心（点Ｃとして示す）を有する曲率半径を有し得る。点Ｃはターゲットの近似的な位置を表わし得る。代替的には、遮蔽凹部２６２は他の寸法を有していてもよい。また図示のように、ヨーク本体２０４は、真空ポンプ（図示されていない）を収容するような寸法及び形状を有するポンプ収容（ＰＡ）窩２８２を形成し得る。
【００２３】
図３は、一実施形態に従って形成されるサイクロトロン２００の側面図である。サイクロトロン２００は磁石ヨーク２０２を含んでいる。図示のように、ヨーク本体２０４は、間に加速室２０６を画定する相対向するヨーク区画２２８及び２３０に分割され得る。ヨーク区画２２８及び２３０は、磁石ヨーク２０２の中央面２３２に沿って互いに隣接して配置されるように構成されている。サイクロトロン２００は、当該サイクロトロン２００の重量を支持するように構成されており例えば部屋の床又はセメント板であってよい水平のプラットフォーム２２０の上に載置され得る。中心軸２３６は、ヨーク区画２２８及び２３０（並びにそれぞれ対応する面２１０及び２０８）の間を通って延在する。中心軸２３６は、ヨーク本体２０４の中心を通って中央面２３２に垂直に延在する。加速室２０６は、中央面２３２と中心軸２３６との交差部に位置する中心領域２３８を有する。幾つかの実施形態では、中心領域２３８は加速室２０６の幾何学的中心に位置する。また図示のように、磁石ヨーク２０２は、中心軸２３６から上方に延在する上部２３１と、中心軸２３６から下方に延在する下部２３３とを含んでいる。
【００２４】
ヨーク区画２２８及び２３０は、加速室２０６の内部で中央面２３２を挟んで互いに対向する磁極２４８及び２５０をそれぞれ含んでいる。磁極２４８及び２５０は、磁極間隙Ｇによって互いから分離され得る。磁極間隙Ｇは、サイクロトロン２００が動作しているときに所望の磁場を発生するような寸法及び形状を有する。さらに、磁極間隙Ｇは、加速室の内部の粒子を除去するために望ましいコンダクタンス（流通性）に基づく寸法及び形状を有し得る。一例として、幾つかの実施形態では、磁極間隙Ｇは３ｃｍであってよい。
【００２５】
磁極２４８は磁極頂２５２を含んでおり、磁極２５０は磁極頂２５２に対面する磁極頂２５４を含んでいる。図示の実施形態では、サイクロトロン２００は、磁極頂２５２及び２５４が各々山及び谷を成す扇形構成（図示されていない）を形成している等時型サイクロトロンである。山及び谷は互いに相互作用して、荷電粒子の経路を集束させる磁場を生成する。ヨーク区画２２８又は２３０の一方はまた無線周波数（ＲＦ）電極（図示されていない）を含んでいてよく、これらの電極は対応する谷の内部に位置する中空のＤ字形部材を含む。各ＲＦ電極は互いに協働して、予め決められた周波数（例えば１００ＭＨｚ）に同調された誘導素子と容量素子とを含む共振系を形成する。ＲＦ電極システムは、１又は複数の増幅器と連絡した周波数発振器を含み得る高周波電力発生器（図示されていない）を有し得る。ＲＦ電極システムは、各ＲＦ電極の間に交流電位を生成する。
【００２６】
サイクロトロン２００はまた、加速室２０６の内部に又は加速室２０６に近接して位置する磁石アセンブリ２６０を含んでいる。磁石アセンブリ２６０は、荷電粒子を所望の経路に沿って導くように磁極２４８及び２５０によって磁場を発生するのを容易にするように構成されている。磁石アセンブリ２６０は、中央面２３２を挟んで距離Ｄ1において互いから隔設されている相対向する一対の磁石コイル２６４及び２６６を含んでいる。磁石コイル２６４及び２６６は、例えば銅合金抵抗コイルであってよい。代替的には、磁石コイル２６４及び２６６はアルミニウム合金であってよい。磁石コイルは実質的に円形であって、中心軸２３６の周りに延在し得る。ヨーク区画２２８及び２３０は、対応する磁石コイル２６４及び２６６をそれぞれ収容するような寸法及び形状を有する磁石コイル窩２６８及び２７０をそれぞれ形成し得る。また図３に示すように、サイクロトロン２００は、磁石コイル２６４及び２６６を加速室２０６から分離して所定位置に保持することを容易にする室壁２７２及び２７４を含み得る。
【００２７】
加速室２０６は、中心軸２３６の周りを渦状態様で巻回しつつ中央面２３２に実質的に沿って留まる予め決められた彎曲経路に沿って、1Ｈ-イオンのような荷電粒子を内部で加速することを可能にするように構成されている。荷電粒子は最初は中心領域２３８に近接して配置される。サイクロトロン２００が起動されると、荷電粒子の経路は中心軸２３６の周りに軌道を描くことができる。図示の実施形態では、サイクロトロン２００は等時型サイクロトロンであり、このようなものとして、荷電粒子の軌道は中心軸２３６の周りで彎曲している部分と相対的に線形の部分とを有する。但し、本書に記載される実施形態は等時型サイクロトロンに限定されず、他の形式のサイクロトロン及び粒子加速器も含む。図３に示すように、荷電粒子が中心軸２３６の周りに軌道を描くときに、荷電粒子は加速室２０６の上部２３１において紙面から突出し、加速室２０６の下部２３３において紙面の奥へ延在し得る。荷電粒子が中心軸２３６の周りに軌道を描くにつれて、荷電粒子の軌道と中心領域２３８との間に延在する半径Ｒが増大する。荷電粒子が軌道に沿って予め決められた位置に到達すると、荷電粒子は引き出しシステム（図示されていない）に入り又は引き出しシステムを通過してサイクロトロン２００を出るように導かれる。
【００２８】
加速室２０６は、粒子ビーム１１２の形成の前及び最中に排気された状態にあってよい。例えば、粒子ビームが生成される前には、加速室２０６の圧力は近似的に１×１０-7ミリバールであってよい。粒子ビームが活性化されてＨ2ガスが中心領域２３８に位置するイオン生成源（図示されていない）を通って流れると、加速室２０６の圧力は近似的に２×１０-5ミリバールとなり得る。このようなものとして、サイクロトロン２００は、中央面２３２に近接して位置し得る真空ポンプ２７６を含み得る。真空ポンプ２７６は、ヨーク本体２０４の端部２１４から半径方向外向きに突出する部分を含み得る。後にあらためて詳述するように、真空ポンプ２７６は、加速室２０６を排気するように構成されているポンプを含み得る。
【００２９】
幾つかの実施形態では、ヨーク区画２２８及び２３０は、加速室２０６に接近し易い（例えば修理又は保守のために）ように互いへ向けて互いから分離するように移動自在であり得る。例えば、ヨーク区画２２８及び２３０は、当該ヨーク区画２２８及び２３０の側辺に沿って延在するヒンジ（図示されていない）によって接合され得る。ヨーク区画２２８及び２３０の何れか又は両方を、ヒンジの軸を中心として対応するヨーク区画（１又は複数）を回動させることにより開くことができる。もう一つの例として、ヨーク区画２２８及び２３０は、ヨーク区画の一方を他方から線形に遠ざけるように横方向に移動させることにより互いから分離され得る。但し、代替的な実施形態では、ヨーク区画２２８及び２３０は、一体成形されていてもよいし、加速室２０６に接近する（例えば加速室２０６の内部に通じる磁石ヨーク２０２の孔又は開口を通して）ときにも共に密着されたままであってもよい。代替的な実施形態では、ヨーク本体２０４は、等分割されていない区画を有していてもよいし且つ／又は２よりも多い区画を含んでいてもよい。例えば、ヨーク本体は、磁石ヨーク５０４に関して図８に示すように三つの区画を有し得る。
【００３０】
加速室２０６は、中央面２３２に沿って延在して中央面２３２に関して実質的に対称である形状を有し得る。例えば、加速室２０６は、加速室２０６が実質的に円板形を有するように中心軸２３６の周りに延在する半径方向内面又は内壁面２２５によって包囲され得る。加速室２０６は、内空間領域及び外空間領域２４１及び２４３を含み得る。内空間領域２４１は磁極頂２５２及び２５４の間に画定され、外空間領域２４３は室壁２７２及び２７４の間に画定され得る。空間領域２４３は、空間領域２４１を包囲して中心軸２３６の周りに延在する。サイクロトロン２００の動作時の荷電粒子の軌道は空間領域２４１の内部に位置し得る。このようなものとして、加速室２０６は、磁極頂２５２及び２５４並びに室壁２７２及び２７４によって幅に関して少なくとも部分的に画定される。加速室の外周辺が半径方向表面２２５によって画定され得る。加速室２０６はまた、真空ポンプ２７６へ向けて通じる通路Ｐ1（図４に示す）のように空間領域２４３から半径方向外向きに離隔して通じる通路を含み得る。
【００３１】
外面２０５は、ヨーク本体２０４の外被２０７を画定する。外被２０７は、小窩部、切除部、又は凹部を含めない外面２０５によって画定されるヨーク本体２０４の全体的な形状に略同等の形状を有する。（説明のみの目的で、外被２０７はヨーク本体２０４よりも大きいものとして図３に示されている。）図３に示すように、外被２０７の断面は、半径方向表面２２３、側面２０９及び２１１、及び隅部表面２１７及び２１９によって画定される八面の多角形である。ヨーク本体２０４は、構成要素又は装置が外被２０７に貫入することを許す通路、切除部、凹部、及び窩部等を形成し得る。遮蔽凹部２６２及びＰＡ窩２８２は、対応する構成要素が外被２０７に貫入することを許すかかる凹部及び窩部の例である。
【００３２】
図４は、サイクロトロン２００、さらに明確に述べると下部２３３の拡大側断面である。ヨーク本体２０４は、加速室２０６、さらに明確に述べると空間領域２４３へ向けて直接開いている真空口２７８を画定し得る。真空ポンプ２７６は、真空口２７８においてヨーク本体２０４に直接結合され得る。真空口２７８は、真空ポンプ２７６への入口又は開口を提供しており、望ましくない気体粒子が真空口２７８を通過して流れるようにしている。真空口２７８は、当該真空口２７８を通る気体粒子の所望のコンダクタンスを提供するように成形され得る（他の因子、及びサイクロトロン２００の寸法と共に）。例えば、真空口２７８は、円形、方形状、又は他の幾何学的形状を有し得る。
【００３３】
真空ポンプ２７６は、ヨーク本体２０４によって形成されるポンプ収容（ＰＡ）窩２８２の内部に配置される。ＰＡ窩２８２は加速室２０６に流体結合されて加速室２０６の空間領域２４３へ向けて開き、通路Ｐ1を含み得る。ＰＡ窩２８２の内部に配置されると、真空ポンプ２７６の少なくとも一部がヨーク本体２０４（図２）の外被２０７の内部に入る。真空ポンプ２７６は、中央面２３２に沿って中心領域２３８又は中心軸２３６から半径方向外向きに離隔して突出し得る。真空ポンプ２７６は、ヨーク本体２０４の外被２０７を越えて突出していてもいなくてもよい。例として述べると、真空ポンプ２７６は、加速室２０６とプラットフォーム２２０との間に位置し得る（すなわち真空ポンプ２７６は加速室２０６の直下に位置する）。他の実施形態では、真空ポンプ２７６はまた、他の位置において中央面２３２に沿って中心領域２３８から半径方向外向きに離隔して突出していてもよい。例えば、真空ポンプ２７６は、図３において加速室２０６の上方に又は後方に位置し得る。代替的な実施形態では、真空ポンプ２７６は、中心軸２３６に平行な方向に面２０８又は２１０の一方から離隔して突出し得る。また、一つのみの真空ポンプ２７６を図４に示しているが、代替的な実施形態は多数の真空ポンプを含み得る。さらに、ヨーク本体２０４は追加のＰＡ窩を有し得る。
【００３４】
真空ポンプ２７６は、槽壁２８０及び内部に保持された真空又はポンプ・アセンブリ２８３を含んでいる。槽壁２８０は、ＰＡ窩２８２の内部に収まってポンプ・アセンブリ２８３を内部に保持するような寸法及び形状を有する。例えば、槽壁２８０は、当該槽壁２８０がサイクロトロン２００からプラットフォーム２２０まで延在するときに実質的に円形断面を有し得る。代替的には、槽壁２８０は他の断面形状を有していてもよい。槽壁２８０は、ポンプ・アセンブリ２８３が実効的に動作するのに十分な空間を内部に提供し得る。半径方向表面２２５は開口３５６を画定することができ、ヨーク区画２２８及び２３０は真空口２７８に近接して位置する対応する辺縁部２８６及び２８８を形成し得る。辺縁部２８６及び２８８は、開口３５６から真空口２７８まで延在する通路Ｐ1を画定し得る。真空口２７８は通路Ｐ1及び加速室２０６へ向けて開いており、径Ｄ2を有する。開口３５６は径Ｄ10を有する。径Ｄ2及びＤ10は、サイクロトロン２００が放射性同位体の生成時に所望の効率で動作するように構成され得る。例えば、径Ｄ2及びＤ10は、磁極間隙Ｇを含めた加速室２０６の寸法及び形状、並びにポンプ・アセンブリ２８３の動作コンダクタンスに基づき得る。特定的な例として、径Ｄ2は約２５０ｍｍ〜約３００ｍｍであってよい。
【００３５】
ポンプ・アセンブリ２８３は、サイクロトロン２００が放射線同位体の生成時に所望の動作効率を有するように加速室２０６を実効的に排気する１又は複数の吸排気装置２８４を含み得る。ポンプ・アセンブリ２８３は、１又は複数の運動量輸送型ポンプ、容積移送型ポンプ、及び／又は他の形式のポンプを含み得る。例えば、ポンプ・アセンブリ２８３は、拡散ポンプ、イオン・ポンプ、クライオポンプ、ロータリー・ポンプ若しくは粗引きポンプ、及び／又はターボ分子ポンプを含み得る。ポンプ・アセンブリ２８３はまた、複数の同一形式のポンプ、又は異なる形式を用いた複数ポンプの組み合わせを含み得る。ポンプ・アセンブリ２８３はまた、上述のポンプの異なる特徴又はサブシステムを用いた混成型ポンプを有し得る。図４に示すように、ポンプ・アセンブリ２８３はまた、空気を周囲雰囲気に放出し得るロータリー・ポンプ又は粗引きポンプ２８５と直列に流体結合されていてもよい。
【００３６】
さらに、ポンプ・アセンブリ２８３は、付加的なポンプ、槽又はチェンバ、コンジット、ライナ、換気弁を含めた弁、計器、シール、油、及び排気管のように気体粒子を除去する他の構成要素を含み得る。加えて、ポンプ・アセンブリ２８３は、冷却システムを含み又は冷却システムに接続され得る。また、ポンプ・アセンブリ２８３全体は、ＰＡ窩２８２の内部（すなわち外被２０７の内部）に収まっていてもよいし、代替的には、構成要素の一つのみ又は複数がＰＡ窩２８２の内部に位置していてもよい。この実施形態の例では、ポンプ・アセンブリ２８３は、ＰＡ窩２８２の内部に少なくとも部分的に位置する少なくとも一つの運動量輸送型真空ポンプ（例えば拡散ポンプ又はターボ分子ポンプ）を含んでいる。
【００３７】
また図示のように、真空ポンプ２７６は、加速室２０６の内部で圧力センサ３１２に結合されて連絡し得る。加速室２０６が予め決められた圧力に達すると、吸排気装置２８４が自動的に起動され又は自動的に停止され得る。図示していないが、加速室２０６又はＰＡ窩２８２の内部に付加的なセンサが存在していてもよい。
【００３８】
図５は、上部２３１の側面図であって、サイクロトロン２００（図３）の動作時の磁場線を示す。磁石コイル２６４及び２６６が起動されると、サイクロトロン２００は磁極頂２５２及び２５４の間に強い磁場を発生する。例えば、磁極頂２５２及び２５４の間の平均磁場強度は少なくとも１テスラ又は少なくとも１．５テスラであり得る。磁束の大部分はヨーク本体２０４を通過する。上部２３１に関して示すように、場の磁束は、磁極２５０からＸ軸及びＹ軸（図２）によって形成される平面に沿った方向に移行領域２１８を通過し、次いで中心軸２３６に沿った方向に半径方向部分２２２を通過する。次いで、磁束は移行領域２１６及び磁極２４８を通って戻る。
【００３９】
サイクロトロン２００が動作しているときに、磁場の一部がヨーク本体２０４から漏れ出て、磁場が求められないような領域に入る（すなわち漂遊磁場）。漂遊磁場は、ヨーク本体２０４の内部の材料（例えば鉄）の量が磁束を収容するのに不十分であるようなヨーク本体２０４の領域に近接して発生され得る。換言すると、漂遊磁場は、磁場の方向に対して横断方向（垂直）のヨーク本体２０４の断面積が、電磁流量（Ｂ）を収容するのに不十分な寸法を有する箇所に発生される。図５に示すように、通過する電磁流量（Ｂ）に影響を与え得るヨーク本体２０４の断面積は、移行領域２１６及び２１８、半径方向部分２２２、並びに中心軸２３６に沿って対応する面２０８又は２１０まで延在しているヨーク本体２０４の部分又は領域の内部で求められ得る。
【００４０】
移行領域２１６及び２１８、半径方向部分２２２、及びコイル窩と対応する面との間の部分又は領域の各々が、当該領域の内部に磁束を収容するヨーク本体２０４の能力に影響する最小限の断面積を有し得る。この最小断面積は、ヨーク本体２０４の外面２０５と内面との間の最小厚みの位置を求めることにより決定され得る。例えば、ヨーク本体２０４の最小断面積は、面２０８に近接した厚みＴ6がコイル窩２７０の窩部表面２７１の一つの点から側面２０９に沿った最近接点まで延在するような箇所で求められ得る。図５はヨーク本体２０４の一つの断面のみを示しているが、厚みＴ6に関連する最小断面積は、ヨーク本体２０４が中心軸２３６を包囲するときに実質的に一様であり得る。さらに、移行領域２１８の最小断面積は、移行領域２１８の厚みＴ5が測定される箇所で求められ得る。例えば、厚みＴ5は、コイル窩２７０の窩部表面２７１のもう一つの点から隅部表面２１９の最近接部分までで測定され得る。同様に、厚みＴ5に関連する最小断面積は、ヨーク本体２０４が中心軸２３６を包囲するときに実質的に一様であり得る。半径方向部分２２２の最小断面積は、半径方向部分２２２の厚みＴ4が測定される箇所で求められ得る。厚みＴ4は、加速室２０６の半径方向内面２２５に沿った点から半径方向外面２２３の最近接点までで測定され得る。幾つかの実施形態では、厚みＴ4に関連する最小断面積は、ヨーク本体２０４の全体にわたり実質的に一様であり得る。
【００４１】
しかしながら、他の実施形態では、半径方向部分２２２は、当該半径方向部分２２２の断面積に影響を与える窩部、通路、及び／又は凹部を含み得る。例えば、半径方向部分２２２は、当該半径方向部分２２２の断面積が影響を受けるようなＰＡ窩２８２（図２）及び遮蔽凹部２６２（図２）を含んでいる。ＰＡ窩２８２及び遮蔽凹部２６２は、ヨーク本体２０４から除去された材料がヨーク本体２０４の電磁流量（Ｂ）に著しい影響を及ぼしたりさらなる漂遊磁場を発生したりしないようにする寸法及び形状を有し得る。ＰＡ窩２８２及び遮蔽凹部２６２はまた、電子設備又は生物医学的装置が近傍に位置しないような半径方向部分２２２の内部に位置し得る。例えば、ＰＡ窩２８２は、加速室とプラットフォーム２２０（図３）との間のヨーク本体２０４の底部に位置し得る。遮蔽凹部２６２は、ターゲット・アセンブリのための遮蔽（図示されていない）に隣接して位置し得る。
【００４２】
厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6に関連する最小断面積は、ヨーク本体２０４の外面２０５に近接した漂遊磁場の量又は強度に著しい影響を与え得る。このようなものとして、半径方向部分２２２、移行領域２１８、及び窩部表面２７１と面２０８との間に延在しているヨーク本体２０４の部分は全て、漂遊磁場が外面２０５から予め決められた距離において予め決められた量を超えないようにする寸法を有し得る。距離Ｄ4、Ｄ5、及びＤ6は、対応する最小断面積について予め決められた距離を表わす。これらの距離Ｄ4、Ｄ5、及びＤ6は、対応する表面２２３、２１９、及び２０９から離隔するように測定され得る（すなわちヨーク本体の外部の一つの点から離隔して対応する表面までの最短距離）。例えば、Group3社によって製造されているディジタル式ホール効果テスラメータ（ガウスメータ）を用いることができる。但し、漂遊磁場を測定する他の装置又は方法を用いてもよい。半径方向表面２２３に関して、漂遊磁場は半径方向表面２２３から外面に接する線に沿って半径方向外向きに測定され得る。
【００４３】
例として述べると、厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6に関連する最小断面積は、漂遊磁場が外面２０５から１メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有し得る。さらに明確に述べると、厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6に関連する最小断面積は、漂遊磁場が外面２０５から０．２メートルの距離において５ガウスを超えないようにする寸法を有し得る。上の例では、磁極頂２５２及び２５４の間の平均磁場強度は少なくとも１テスラ又は少なくとも１．５テスラであり得る。幾つかの実施形態では、Ｄ4、Ｄ5、及びＤ6は近似的に等しい。さらに、幾つかの実施形態では、距離Ｄ4、Ｄ5、及びＤ6の最大距離は０．２メートル未満であってよい。
【００４４】
図６は、上部２３１の側面図であって、サイクロトロン２００（図３）の動作時に放出される放射線を示す。サイクロトロン２００は、加速室２０６（図３）から放出される放射線を減弱するように別個に構成され得る。但し、サイクロトロン２００はまた、放射線を減弱させると共に漂遊磁場の強度を減少させるように構成されていてもよい。粒子が内部の物質と衝突するときに、サイクロトロン２００の利用者が関心を持ち得る二つの形式の放射線が加速室２０６の内部で発生される。第一の形式の放射線は中性子線束からのものである。特定の一実施形態では、サイクロトロン２００は、中性子線束からの放射線がヨーク本体の外側で予め決められた量を超えないような低エネルギにおいて運転される。例えば、サイクロトロンは、近似的に９．６ＭｅＶ以下のエネルギ・レベルまで粒子を加速するように運転され得る。さらに明確に述べると、サイクロトロンは、近似的に７．８ＭｅＶ以下のエネルギ・レベルまで粒子を加速するように運転され得る。
【００４５】
第二の形式の放射線であるγ線は、中性子がヨーク本体２０４と衝突したときに発生される。図６は、サイクロトロン２００が動作しているときに粒子がヨーク本体２０４と一般に衝突する幾つかの点ＸRを示す。γ線は対応する点ＸRから等方的な態様で（すなわち対応する点ＸRから球面態様で遠ざかりながら）発散する。ヨーク本体２０４の寸法は、γ線の放射線を減弱させるような寸法を有し得る。このようなものとして、ヨーク本体２０４は、如何なる付加的な遮蔽を用いても公知のサイクロトロン用遮蔽システムよりも実質的に少ない材料によって製造され得るようにして、γ線からの放射線を減弱させるように製造され得る。
【００４６】
例えば、図６は、半径方向部分２２２、移行領域２１８、及びコイル窩２７０から面２０８まで延在するヨーク本体２０４の部分をそれぞれ通って延在する厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6を示す。厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6は、外面２０５から所望の距離の範囲内での（又は外面２０５での）線量率が予め決められた量未満となるようにする寸法を有し得る。距離Ｄ7〜Ｄ9は、持続放射線が所望の線量率未満となるような外面２０５から遠ざかる予め決められた距離を表わす。外面２０５からの各々の距離Ｄ7〜Ｄ9は、ヨーク本体２０４の外側の点から外面５０７までの最短距離であってよい。
【００４７】
従って、厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6は、目標電流が予め決められた電流において動作しているときにヨーク本体２０４の外側の線量率が所望の距離の範囲内で所望の量を超えないようにする寸法を有し得る。例として述べると、厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6は、約２０μＡ〜約３０μＡの目標電流において対応する表面から約１メートル未満の距離において線量率が２μＳｖ／ｈを超えないようにする寸法を有し得る。さらにまた、厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6は、約２０μＡ〜約３０μＡの目標電流において対応する表面に沿った点において（すなわちＤ4、Ｄ5、及びＤ6が近似的にゼロに等しい）線量率が２μＳｖ／ｈを超えないようにする寸法を有し得る。但し、線量率は目標電流に正比例していてもよい。例えば、線量率は、目標電流が１０μＡ〜１５μＡであるときに対応する表面に沿った点において１μＳｖ／ｈであってよい。
【００４８】
線量率は、公知の方法又は装置を用いることにより決定され得る。例えば、イオン・チェンバ又はガイガー・ミュラー（ＧＭ）管方式のγ線サーベイ・メータを用いてγ線を検出すればよい。中性子は、イオン・チェンバ又はＧＭ管の周囲で適当な材料（例えばプラスチック）と相互作用した中性子に由来する検出可能なγ線に通常基づく専用の中性子モニタを用いて検出され得る。
【００４９】
一実施形態によれば、ヨーク本体２０４の寸法は、当該ヨーク本体２０４の周りでの漂遊磁場を制限する又は減少させると共にサイクロトロン２００から放出される放射線を減少させるように構成される。ヨーク本体２０４を通る磁場に関してサイクロトロン２００によって達成され得る最大電磁流量（Ｂ）は、厚みＴ5に沿って求められるヨーク本体２０４の最小断面積に基づき得る（又はこの最小断面積によって有意味に決定され得る）。このようなものとして、厚みＴ4及びＴ6に関連する断面積のようなヨーク本体２０４の内部の他の断面積の寸法は、移行領域２１８による断面積に基づいて決定され得る。例えば、磁石ヨークの重量を減少させるために、従来のサイクロトロンは典型的には、さらに少しでも減少させたとするとサイクロトロンの最大電磁流量（Ｂ）に実質的に影響を与えるような限界まで断面積Ｔ4及びＴ6を減少させている。
【００５０】
しかしながら、厚みＴ4、Ｔ5、及びＴ6は、ヨーク本体２０４を通る所望の電磁流量（Ｂ）に基づくばかりでなく所望の放射線減弱にも基づき得る。このようなものとして、ヨーク本体２０４の幾つかの部分は、ヨーク本体２０４を通る所望の平均電磁流量（Ｂ）を達成するのに必要な量の材料に関して余分の材料を有し得る。例えば、厚みＴ6に関連するヨーク本体２０４の断面積は、余分の材料厚みを有し得る（ΔＴ1として示す）。また、厚みＴ4に関連するヨーク本体２０４の断面積は、余分の材料厚みを有し得る（ΔＴ2として示す）。従って、本書に記載される各実施形態は、厚みＴ5のように電磁流量（Ｂ）を上限未満に保つように画定された厚み、及び厚みＴ6及びＴ4のように加速室の内部から放出されるγ線を減弱させるように画定されたもう一つの厚みを有し得る。
【００５１】
さらに、ヨーク本体２０４の寸法は、加速室の内部で用いられる粒子の形式、及びこれらの粒子が衝突する加速室２０６の内部の材料の形式に基づき得る。さらにまた、ヨーク本体２０４の寸法は、ヨーク本体を構成する材料に基づき得る。また、代替的な実施形態では、外部遮蔽をヨーク本体２０４の寸法と共に用いて、漂遊磁場及びヨーク本体２０４の内部から発散する放射線の両方を減弱させることができる。
【００５２】
図７は、一実施形態に従って形成される同位体生成システムの遠近図である。システム５００は、病院設定又は臨床設定の範囲内で用いられるように構成されており、システム１００（図１）及びサイクロトロン２００（図２〜図６）と共に用いられる類似の構成要素及びシステムを含み得る。システム５００は、サイクロトロン５０２と、患者と共に用いられる放射性同位体を発生するターゲット・システム５１４とを含み得る。サイクロトロン５０２は、当該サイクロトロン５０２が起動されたときに荷電粒子が予め決められた経路に沿って移動する加速室５３３を画定している。利用時には、サイクロトロン５０２は予め決められた又は所望のビーム経路５３６に沿って荷電粒子を加速して、粒子をターゲット・システム５１４のターゲット・アレイ５３２に導く。ビーム経路５３６は加速室５３３からターゲット・システム５１４の内部まで延在しており、破線として示されている。
【００５３】
図８は、サイクロトロン５０２の断面である。図示のように、サイクロトロン５０２は、サイクロトロン２００（図３）と類似の特徴及び構成要素を有する。但し、サイクロトロン５０２は、共に介設されている三つの区画５２８〜５３０を含み得る磁石ヨーク５０４を含んでいる。さらに明確に述べると、サイクロトロン５０２は、ヨーク区画５２８及び５３０の間に位置する環区画５２９を含んでいる。環区画及びヨーク区画５２８〜５３０は図示のように共に積層されており、ヨーク区画５２８及び５３０は中央面５３４を挟んで互いに対面して内部に磁石ヨーク５０４の加速室５０６を画定している。図示のように、環区画５２９は、真空ポンプ５７６の口５７８に通じる通路Ｐ3を画定し得る。真空ポンプ５７６は真空ポンプ２７６（図３）と類似の特徴及び構成要素を有することができ、ターボ分子ポンプ３７６（図４）のようなターボ分子ポンプであってよい。
【００５４】
また図示のように、サイクロトロンは、当該サイクロトロン５０２を包囲するシュラウド又は遮蔽５２４を含み得る。遮蔽５２４は、厚みＴS及び外側面５２５を有し得る。遮蔽５２４は、ポリエチレン（ＰＥ）及び鉛から作製されることができ、厚みＴSはサイクロトロン１０２からの中性子線束を減弱させるように構成され得る。外面２０５及び外側面５２５の両方が、サイクロトロン２００の外面境界を別個に表わし得る。本書で用いられる「外面境界」とは、ヨーク本体２０４の外面２０５、遮蔽５２４の外側面５２５、及びサイクロトロン２００が完全に形成されて閉鎖位にあり動作しているときに利用者によって接近され得るサイクロトロン２００の区域の一つを含む。このように、磁石ヨーク２０２（図２）の他の寸法に加えて、遮蔽５２４は、所望の放射線減弱及び所望の漂遊磁場低減を達成するような寸法及び形状を有し得る。例えば、ヨーク本体２０４の寸法及び遮蔽５２４の寸法（例えば厚みＴS）は、外側面５２５から約１メートル未満の距離、さらに明確に述べると０メートルの距離において線量率が２μＳｖ／ｈを超えないように構成され得る。また、ヨーク本体２０４及び遮蔽５２４の寸法は、外側面５２５から１メートルの距離、又はさらに明確に述べると０．２メートルの距離において漂遊磁場が５ガウスを超えないようにする寸法を及び形状を有し得る。
【００５５】
図７に戻り、システム５００の遮蔽５２４は、開いて互いに対面する可動式隔壁５５２及び５５４を含み得る。図７に示すように、隔壁５５２及び５５４は両方とも開放位にある。閉じたときには、隔壁５５４はターゲット・システム５１４のターゲット・アレイ５３２及びユーザ・インタフェイス５５８を覆うことができる。隔壁５５２は、閉じたときにサイクロトロン５０２を覆うことができる。
【００５６】
また図示のように、サイクロトロン５０２のヨーク区画５２８は、開放位と閉鎖位との間で移動自在であり得る。（図７は開放位を示し、図８は閉鎖位を示す。）ヨーク区画５２８は、当該ヨーク区画５２８が扉又は蓋のように回動して開いて加速室５３３への接近を提供することを可能にするヒンジ（図示されていない）に取り付けられ得る。ヨーク区画５３０（図９）もまた、開放位と閉鎖位との間で移動自在であってもよいし、環区画５２９（図９）と密着され又は一体形成されていてもよい。
【００５７】
さらに、真空ポンプ５７６は環区画５２９及び筐体５２４のポンプ室５６２の内部に位置し得る。ポンプ室５６２は、隔壁５５２及びヨーク区画５２８が開放位にあるときに接近され得る。図示のように、真空ポンプ５７６は、水平の支持体５２０から口５７８の中心を通って延在する鉛直軸が中心領域５３８と交差するように加速室５３３の中心領域５３８の下方に位置する。また図示のように、ヨーク区画５２８及び環区画５２９は、遮蔽凹部５６０を有し得る。ビーム経路５３６は遮蔽凹部５６０を通って延在している。
【００５８】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、シュラウド又は遮蔽６１０（図９（Ｂ））が、本書に記載される各実施形態に従って形成されるサイクロトロンから発散する漂遊磁場に対して有し得る効果を示す。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、磁石ヨーク６０４の一部の幾何学的中心（点（０，０）によって示す）からの漂遊磁場分布を示す。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）では、軸６９０は、磁石ヨーク６０４の中心面から離隔する距離（ｍｍ）を示し、軸６９２は中心面に沿って中心から離隔する距離（ｍｍ）を示す。図９（Ａ）は、遮蔽を有しない漂遊磁場分布を示し、図９（Ｂ）は、磁石ヨーク６０４の面状側面６１２に隣接して遮蔽６１０を設けたときの漂遊磁場分布を示す。磁石ヨーク６０４は、厚みＴ7が約２００ｍｍである。磁石コイル６０６及び磁極６０８の一部の断面も示されている。
【００５９】
図９（Ａ）に関し、磁石ヨーク６０４の直ちに外側の（すなわち磁石ヨーク６０４の面状側面６１２に沿った）点ＰF1での漂遊磁場は完全励起時に約４０Ｇ（ガウス）であり、半径方向表面６１４又は円周の直ちに外側の点ＰF2での漂遊磁場は１０Ｇである。面状側面６１２から約５００ｍｍ離隔し、半径方向表面６１４から約２００ｍｍ離隔したときの漂遊磁場は約５Ｇである。
【００６０】
図９（Ｂ）は、遮蔽６１０が磁石ヨーク６０４の少なくとも一部を包囲している磁石ヨーク６０４による漂遊磁場分布を示す。遮蔽６１０は、１０ｍｍの非磁性物質によって磁石ヨーク６０４から隔設された５ｍｍ厚みの鉄を含んでいる。遮蔽６１０は、表面６１２及び６１４に直接取り付けられていてもよいし、磁石ヨーク６０４から僅かに離して隔設されていてもよい。図９（Ｂ）に示すように、遮蔽６１０は、漂遊磁場が中心面から離隔して延在する距離（すなわち軸６９０に沿った）を減少させる。さらに明確に述べると、５Ｇ限界が、面状表面６１２からの５００ｍｍの離隔から約２００ｍｍの離隔まで縮小される。さらに、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を比較することにより示されるように、漂遊磁場の６Ｇ以上の等値線の間の間隔は著しく縮小され（すなわち詰まり合っている）４Ｇ以下の等値線の間の間隔は拡大されている（すなわちさらに離隔している）。従って、遮蔽６１０は、漂遊磁場が予め決められた距離（例えば２００ｍｍ以下）において予め決められたレベルまで低下し得るように、面状表面６１２から離隔した漂遊磁場分布に影響を与えている。
【００６１】
本書に記載される実施形態は、医療用途のための放射性同位体を生成することに限定されるものではなく、他の同位体を生成し、他のターゲット物質を用いてもよい。さらに、図示の実施形態では、サイクロトロン２００は鉛直配向の等時型サイクロトロンである。しかしながら、代替的な実施形態は、他種のサイクロトロン及び他の配向（例えば水平）を含み得る。
【００６２】
以上の記載は例示説明のためのものであって制限するものではないことを理解されたい。例えば、上述の各実施形態（及び／又は各実施形態の諸観点）を互いに組み合わせて用いてよい。加えて、本発明の範囲を逸脱することなく、特定の状況又は材料を発明の教示に合わせて適応構成する多くの改変を施すことができる。本書に記載されている材料の寸法及び形式は、本発明の各パラメータを定義するためのものであるが、限定するものではなく例示する実施形態である。以上の記載を吟味すれば、当業者には他の多くの実施形態が明らかとなろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲に関連して、かかる特許請求の範囲が網羅する等価物の全範囲と共に決定されるものとする。特許請求の範囲では、「including包含する」との用語は「comprising含む」の標準英語の同義語として、また「in whichこのとき」との用語は「whereinここで」の標準英語の同義語として用いられている。また、特許請求の範囲では、「第一」、「第二」及び「第三」等の用語は単にラベルとして用いられており、これらの用語の目的語に対して数値的要件を課すものではない。さらに、特許請求の範囲の制限は、「手段プラス機能（means-plus-function）」形式で記載されている訳ではなく、かかる特許請求の範囲の制限が、「〜のための手段」に続けて他の構造を含まない機能の言明を従えた文言を明示的に用いていない限り、合衆国法典第３５巻第１１２条第６パラグラフに基づいて解釈されるべきではない。
【００６３】
この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００６４】
１００：同位体生成システム
１０２：サイクロトロン
１０４：イオン生成源システム
１０６：電場システム
１０８：磁場システム
１１０：真空システム
１１２：荷電粒子ビーム
１１４：ターゲット・システム
１１５：引き出しシステム
１１６：ターゲット物質
１１７：ビーム輸送路
１１８：制御システム
１２０：ターゲット域
１２２：冷却システム
１２４：筐体
２００：サイクロトロン
２０２：磁石ヨーク
２０４：ヨーク本体
２０５：外面
２０６：加速室
２０７：外被
２０８、２１０：面
２０９、２１１：側面
２１２：上端
２１４：下端
２１６、２１８：移行領域
２１７、２１９：隅部表面
２２０：プラットフォーム
２２２：半径方向部分
２２３：半径方向外面
２２５：半径方向内面
２２８、２３０：ヨーク区画
２３１：上部
２３２：中央面
２３３：下部
２３６：中心軸
２３８：中心領域
２４１：内空間領域
２４３：外空間領域
２４８、２５０：磁極
２５２、２５４：磁極頂
２６０：磁石アセンブリ
２６２：遮蔽凹部
２６４、２６６：磁石コイル
２６８、２７０：磁石コイル窩
２７１：窩部表面
２７２、２７４：室壁
２７６：真空ポンプ
２７８：真空口
２８０：槽壁
２８２：ポンプ収容窩
２８３：ポンプ・アセンブリ
２８４：吸排気装置
２８５：粗引きポンプ
２８６、２８８：辺縁部
３１２：圧力センサ
３５６：開口
５００：同位体生成システム
５０２：サイクロトロン
５０４：磁石ヨーク
５０６：加速室
５１４：ターゲット・システム
５２０：支持体
５２４：遮蔽
５２５：外側面
５２８、５３０：ヨーク区画
５２９：環区画
５３２：ターゲット・アレイ
５３３：加速室
５３４：中央面
５３６：ビーム経路
５３８：中心領域
５５２、５５４：可動式隔壁
５５８：ユーザ・インタフェイス
５６０：遮蔽凹部
５６２：ポンプ室
５７６：真空ポンプ
５７８：真空ポンプの口
６０４：磁石ヨーク
６０６：磁石コイル
６０８：磁極
６１０：遮蔽
６１２：面状側面
６１４：半径方向表面
６９０：磁石ヨーク６０４の中心面から離隔する距離（ｍｍ）
６９２：中心面に沿った中心から離隔する距離（ｍｍ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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